Устройство для измерения амплитуды индукции импульсов магнитного поля Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

Устройство относится к измерительной технике и может быть использован для измерения амплитуды индукции импульсных магнитных полей в соленоида с малым внутренним диаметром,

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля амплитуды ин дукции импульсов магнитного поля; на фиг.2 - векторная диаграмма полей.

Устройство содержит датчик 1, выполненный на параллельно расположенных цилиндрической магнитной пленке (ЦМ11) 2 с известным углом скоса и компенсирующей проволоке 3, резисторы 4 и 5, образующие с 1ЩП 2 и ком- пенсируюгсей проволокой 3 измерительный мост, последовательно включенные дискриминатор 6, управляемый от формирователя 7 строб-импульсов, усилитель 8 и нуль-индикатор 9, усилитель 10 импульсов тока питания датчика, к выходу которого подключены измери- тельный мост, вход формирователя 7 строб-импульсов и измеритель 11 амплитуды импульсов тока питания датчика 1 , а вход усилителя 10 подключен к активному сопротивлению 12, вклю- ценному последовательно с соленоидом 13, в котором производится измерение, и источником 14 намагничивающих импульсов.

Устройство работает следующим об- разом.

При возникновении в соленоиде импульса магнитного поля Н, обусловленного протеканием по обмотке сопе- ноида 13 импульса тока от источника 14, вектор намагниченности 1ШП 2 отклоняется- от направления оси легкого намагничивания (ОЛН) в направлении оси подложки ЦМП 2, совпадающем с направлением поля Ну, и вследствие наличия угла скоса ОЛН, равного oi , на спаде импульса поля когда его величина становится меньше поля анизотропии Нд„ пленки, в подложке

ЦМП индуцируется импульс ЭДС вызывающий разбаланс измерительного моста,, и с диагонали измерительного моста снимается сигнал, который поступает на вход дискриминатора 6. При этом наличие компенсирующей проволоки 3 позволяет исключить помеху, обусловленную индукционной наводкой.

Мгновенное значение импульса контролируемого поля в соленоиде

) связано с мгновенным значением импульса тока в нем I(t) соотношением

H(t) KI(t),

(О

где К - коэффициент пропорциональ- ности, связанный с параметрами соленоида.

В результате на вход усилителя 10 поступает с активного сопротивления 12 импульс напряжения U(t), для которого справедливо

u(t) к H,(t),

.(2)

где К - коэффициент пропорцио1 аль- ности, зависящий от К и величины сопроткзления 12, Усилитель 10 с регулируемым ко- эффидиентом усиления усиливает импульсы напряжения U(t) по мощности и с его выхода импульс тока питания датчика 1 протекает через измерительный мост и соответственно через подложку ЦМП 2 и компенсирующую проволоку 3, причем в соответствии с формулой (2) справедливо

I(t) , (t).

(3)

где - козффициент пропорциональности, в который сомножителем входит коэффициент усиления усилителя 10. Протекание импульса тока питания датчика 1 через подложку 1IMTI 2 создает импульс дополнительного магнитного поля Нц (фиг.2), вектор которого перпендикулярен к вектору поля Н, и направлен по касательной к поверхности ПМП, а мгновенное значение определяется соотношением

1па

2 ТГО

(4)

где D - диаметр подложки , а козффициент 2 обусловлен раздвоением тока питания между ЛМП 2 и проволокой 3. Вектор результирующего поля Ир, равный сумме векторов полей Н, и Нц, благодаря соотношениям (3) и (4) направлен под посто- янньтм УГЛОМ /3 (фиг. 2.) к оси подложки ими, величина которого определяется соотношением амплитуд импульсов полей И, и Нц (Н и Нц, соотвб тственV

Амплитуда импульса тока питания датчика 1 определяется измерителем 1 1 по величине амплитуды , импульса напряжения Ь на выходе усилите- ля 10 при известных сопротивлениях резисторов 4 и 5 (равных R) и сопротивлениях подложки 11МП 2 и компенсирующей проволоки 3 (равных R) по соотношению

2U

пл

(ft + Rn)

Импульс напряжения U с выхода усилителя 10 поступает, кроме того, 15 на вход формирователя 7 строб-импульсов, имеющег о порог срабатывания

Пор -ПРИ

/R Rn

I 2

ПАн 21ГВ-Нд,. tgoi;

Hg - поле анизотропии используемой ЦМП;

oi - ут ол скоса ее оси анизотропии.

В результате дискриминатор 6, управляемый импульсами с формирователя . 7 , пропускает сигнал с измерительного моста на усилитель 8 только в моменты времени, когда величина поля на спаде импульса измеряемого поля становится меньше поля анизотропии плёнки, т.е. пропускает только сигнал, индуцированный в подложке ЦМП, который усиливается усилителем 8 и поступает на нуль-индикатор 9.

Изменением коэффициента передачи по току усилителя 10 импульсов тока питания датчика 1 добиваются отсутствия сигнала на выходе усилителя 8, что соответствует равномерному распаду вектора намагниченности ЦМП 2 в двух противоположных направлениях ОЛН и, следовательно, соответствует моменту /3 0 .

Для амплитуд импульсов полей Н и Н„ в момент, когда в /5 , справедливо соотношение (фиг.2).

«А

iiA tgfc

(7)

гЮ

15 я

20

25

ь,Q я

д,. твд 50

по которому и определяют амплитуду индукции Нj контролируемого поля, определяя Н из соотношений (4) и (5).

Устройство позволяет точно определить амплитуду индукции импульсов магнитного поля в соленоидах с малым внутренним диаметром, используемых, например, для контроля параметров цилиндрических тонких магнитных пленок, таких- как поле анизотропии, угол скоса, коэффициент магнитострикции и др.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды индукции импульсов магнитного поля, содержащее последовательно соединенные источник намагничивающих импульсов, соленоид и образцовый резистор, датчик, расположенный соосно- соленоиду, усилитель, формирователь строб-импульсов, масштабный усилитель, вход которого подключен к образцовому резистору, а выход - к входу формирователя строб-импульсов, регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, в него введены дискриминатор и нуль- индикатор, а датчик выполнен в виде .последовательно соединенных и параллельно расположенных цилиндрической магнитной пленки и компенсирующей проволоки, включенных в два плеча измерительной мрстовой схемы, два других плеча которой образованы балансными сопротивлениями, при чем вход дискриминатора подключен к одной диагонали мостовой схемы, другая диагональ которой соединена с выходом масштабного усилителя и входом регистрирующего блока, управляющий вход дискриминатора подключен к выходу формирователя строб-импульсов, а выход через усилитель - к нуль-индикатору.

ОНИ

,-.х

- jrw HP

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения амплитуды индукции импульсных магнитных полей в соленоидах с малым внутренним ди.аметром. Устройство содержит источник 14 намагничивакяцих импульсов, соленоид 13, образцовый резистор 12, усилитель 8, формирователь 7 строб-импульсов, масштабный усилитель 10, дискриминатор 6, нуль-индуктор .9, датчик 1, выполненный в виде парал- - лельно расположенных цилиндрической магнитной пленки 2 и компенсирующей проволоки 3, образующих с резисторами 4 и 5 измерительный мост, регистрирующий блок в виде измерителя 11 амплитуды импульсов тока питания датчика 1. Устройство позволяет точно определить амплитуду индукции импульсов магнитного поля в соленоидах с малым внутренним диаметром. 2 ил. Q е сл